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문제 정의
- 비교. 고찰하여새로운 건설재료로 개발하는데 그 목적이 있다.
- 따라서, 본 연구는 재생골재와 산업부산물인 플라이 애시와 고로슬래그 미분말을 활용하기 위하여 재령 28일의 압축강도를 400 kgf/cm2 이상의 고강도 재생골재콘크리트를 제조하고, 쇄석을 사용한 보통 시멘트 콘크리트와의 단위중량, 흡수율, 강도, 초음파진동속도 및 동탄성계수를 비교. 고찰하여새로운 건설재료로 개발하는데 그 목적이 있다.
- 이 연구는 재생골재와 산업부산물을 사용한 콘크리트의 물리 . 역학적 특성을 구명한 것으로서, 이연구를 통해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다.
제안 방법
- 단위수량을 감소하여 콘크리트의 강도를 증진시키고, 공기량 확보를 위하여 S사의 나프탈렌 포르말린 축합물을 주성분으로 한 고성능 AE감수제를 사용하였으며, 이의 일반적 성질은 Table 8과 같다.
- 단위용적중량은 010 cmx20 cm인 시험체를 표면건조포화상태에서의 중량과 체적을 측정하여 산출하였다.
- 또한, 콘크리트의 강도와 내구성 증진 및 공기량 (4.5±0.5%) 확보를 위하여 고성능 AE감수제를 결합재 중량의 1%를 사용하였으며 재령28일 목표 압축강도가 고강도인 400 kgf/cm2 이상이 되도록 Table 9와 같이 배합설계를 하였다.
- 시험은 KS 와 BS에 규정된 방법에 따라 재령 28일에 실시하였으며, 3회 반복 측정한 것의 평균값을 실험 결과치로 하였다.
- 시험체 제작은 KS F 2405(콘크리트의 압축 강도시험 방법)에 준하여 잔골재와 굵은골재를 혼합한 다음 시멘트와 혼화재를 투입하고 건비빔을 30초간 실시한 후 물을 1차 투입하여 1분간 믹싱하고, 물과 고성능 AE감수제를 2차 투입하여 1분간 90 rpm으로 혼합하여 시험체를 제작하였으며, 몰드에 타설된 콘크리트는 양생상자(21'C, 습도 96±2%)에서 24시간 정치 후 탈형하여 소정의 재령까지수중양생(21±1 ℃) 을 하였다.
- 재생골재와 산업부산물을 사용한 콘크리트의 배합은 재생골재의 사용성과 활용방안을 구명하기 위하여 플라이 애시와 고로슬래그 미분말을 결합재중량의 20%로 하였으며, 재생조골재는 중량비로쇄석골재의 0%, 25%, 50%, 75%, 100%를 대체하여 5종으로 하였고, 슬럼프는 보통 레미콘 슬럼프와 유사하게 15±1 cm로 하였다.
대상 데이터
- S회사 제품의 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며, 그 물리적 성질과 화학성분은 Table 1, 2와같다.
- 국내 제철소의 고로에서 용융상태의 고로슬래그를 급냉하여 입상화한 것을 사용하였으며, 그 물리적 성질 및 화학성분은 Table 5, 6과 같다.
- 보령산 플라이 애시를 사용하였으며, 그 물리적 성질과 화학성분은 Table 3, 4와 같다.
- 잔골재는 금강유역에서 채취한 천연모래를, 굵은골재는 쇄석과 I사의 KS규격 1종 재생골재를 사용하였으며, 그 물리적 성질은 Table 7과 같다.
이론/모형
- 동탄성계수는 7.6 cmx7.6 cmX41.2 cm인 각주형 시험체를 BS 1881 Part 209 (recommendation for the measurement of dynamic modulus of elasticity) 에 준하여 ERUDIT MIKI (resonant frequency test system) 로 측정하여다음 식으로 산출하였다.
- 압축강도는 010 cmx20 cm인 시험체를 KS F 2405(콘크리트의 압축강도 시험방법)에 준하여 즉정하였다.
- 초음파진동속도는 7.6 cm><41.2 cm인각주형 시험 체를 BS 1881 Part 203 (recommendation for the measurement of ultrasonic pulse velocity in concrete) 준하여 PUNDIT 로 측정하여 다음식으로 산출하였다.
- 휨강도는 6 cmX6 cmX24 cm인 각주형 시험체를 KS F 2407(콘크리트의 휨강도 시험방법) 에준하여 측정하였다.
성능/효과
- 1. 단위용적중량은 2, 237~2, 295 kg/㎥의 범위로 나타났으며, 재생골재의 사용량이 증가할수록단위용적중량은 감소하는 경향을 나타내었다.
- 2. 흡수율은 2.96~4.12%의 범위로 나타났으며, 재생골재의 사용량이 증가할수록 흡수율은 증가하는 경향을 나타내었다.
- 3. 압축강도는 415-517 kgf/㎠ 범위로 나타났으며, 재생골재의 사용량이 증가할수록 압축강도는 감소하였으나, 재생골재를 사용하여도 고강도콘크리트 기준을 만족하는 것으로 나타났다.
- 4. 휨강도는 75-93 kgf/㎠의 범위로 나타났으며, 재생골재의 사용량이 증가할수록 휨강도는 감소하였고, 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트가플라이 애시를 사용한 콘크리트의 휨강도보다 7~ 15% 정도 크게 나타났다.
- 5. 초음파속도는 4, 350-4, 741 m/s, 동탄성계수는 390x103 ~ 447x103 kgf/㎠의 범위로 나타났으며, 재생골재의 사용량이 증가할수록 다같이 10% 정도 감소하였고, 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트가 플라이 애시를 사용한 콘크리트보다 초음파진동속도는 2% 정도, 동탄성계수는 7% 정도 크게 나타났다.
- Table 10에서 보는 바와 같이 재생골재와 플라이 애시를 사용한 콘크리트의 흡수율은 3.91- 4.12%의 범위이고, 재생골재와 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트의 흡수율은 3.08~3.26%의범위로 나타나 재생골재를 사용하지 않은 콘크리트의 흡수율 3.75 및 2.96%에 비하여 각각 크게 나타났다. 또한, 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트가 플라이 애시를 사용한 콘크리트보다 흡수율이 21%정도 작게 나타났는데, 이는 고로슬래그 미분말이 플라이 애시보다 비표면적이 더 크기 때문이라 판단된다.
- Table 10에서 보는 바와 같이 재생골재의 사용량이 증가함에 따라 단위용적중량은 감소하였으며, 재생골재와 플라이 애시를 사용한 콘크리트의 단위용적 중량은 2, 237~2, 271 kg/㎥의 범위이고, 재생 골재와 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트의 단위용적 중량은 2, 261~2, 295 kg/㎥의 범위로 나타나 재생골재를 사용하지 않은 콘크리트의 단위용적 중량 2, 283과 2, 307 kg/㎥에 비하여 각각 작게 나타났다. 또한, 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트가 플라이 애시를 사용한 콘크리트보다 1% 정도 단위용적중량이 더 크게 나타났다.
- Table 10에서 보는 바와 같이 재생골재의 사용량이 증가함에 따라 압축강도는 감소하였으며, 재생 골재와 플라이 애시를 사용한 콘크리트의 압축강도는 415-469 kgf/cm2 의 범위이고, 재생 골재와 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트의 압축강도는 478-517 kgf/cm?의 범위로서 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트가 플라이 애시를 사용한 콘크리트의 압축강도보다 8-15% 정도 크게 나타났다.
- 또한, 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트가 플라이 애시를 사용한 콘크리트보다 1% 정도 단위용적중량이 더 크게 나타났다. 이와 같이 플라이 애시가 고로슬래그 미분말보다 단위용적 중량감소에 영향을 더 크게 미치는 것으로 나타났는데, 이와 같은 단위용적중량 감소원인은 쇄석보다 재생 골재의 단위용적중량이 작고, 고로슬래그 미분 말이 플라이 애시의 단위용적중량보다 상대적으로 더 크기 때문이라 생각된다.
- 96%에 비하여 각각 크게 나타났다. 또한, 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트가 플라이 애시를 사용한 콘크리트보다 흡수율이 21%정도 작게 나타났는데, 이는 고로슬래그 미분말이 플라이 애시보다 비표면적이 더 크기 때문이라 판단된다. 또한, 재생골재의 사용량이 증가함에따라 흡수율이 증가하는 것으로 나타났는데, 이는쇄석보다 재생골재의 흡수율이 50% 정도 더 크기때문이라 생각된다.
- 또한, 재생골재 콘크리트는 재생골재를 사용하지 않고 쇄석과 플라이 애시를 결합재 중량의 20%를 사용한 콘크리트의 압축강도 478 kgf/c㎥와 쇄석과 고로슬래그 미분말을 결합재 중량의 20%를 사용한 콘크리트의 압축강도 532 kgf/c㎥에 비해 각각 최대 13%와 10% 정도 감소되었으나 목표강도 400 kgf/cm?를 모두 초과하여 시험에 이용한 재생 골재를 사용해도 고강도 콘크리트를 제조할 수 있을 것으로 판단된다.
- 또한, 재생골재 콘크리트는 재생골재를 사용하지않고 쇄석과 플라이 애시를 결합재 중량의 20%를사용한 콘크리트의 초음파진동속도 4, 841 m/s와쇄석과 고로슬래그 미분말을 결합재 중량의 20% 를 사용한 콘크리트의 초음파진동속도 4, 949 m/s 에 비해 다같이 10% 정도 감소되었는데, 이는 재생골재의 단위용적중량이 쇄석보다 작기 때문이라할 수 있다.
- 또한, 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트가 플라이 애시를 사용한 콘크리트보다 1% 정도 단위용적중량이 더 크게 나타났다. 이와 같이 플라이 애시가 고로슬래그 미분말보다 단위용적 중량감소에 영향을 더 크게 미치는 것으로 나타났는데, 이와 같은 단위용적중량 감소원인은 쇄석보다 재생 골재의 단위용적중량이 작고, 고로슬래그 미분 말이 플라이 애시의 단위용적중량보다 상대적으로 더 크기 때문이라 생각된다. 또한, 재생골재의 사용량에 따라 2% 정도 단위용적중량이 감소되어 운반 및 작업성에 다소나마 도움이 될 것으로 생각된다.
- 초음파진동속도는 Table 10에서 보는 바와 같이 재생 골재의 사용량이 증가함에 따라 감소하였으며, 재생골재와 플라이 애시를 사용한 콘크리트의 초음파진동속도는 4, 350-4, 640 m/s 범위이고, 재생 골재와 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트의 초음파진동속도는 4, 445-4, 741 m/s의 범위로서, 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트가 플라이 애시를사용한 콘크리트보다 초음파진동속도가 2% 정도 크게 나타났는데, 이는 플라이 애시보다 고로슬래그 미분말이 비표면적이 커서 콘크리트를 치밀하게 만든 결과라 하겠다.
후속연구
- 이와 같이 플라이 애시가 고로슬래그 미분말보다 단위용적 중량감소에 영향을 더 크게 미치는 것으로 나타났는데, 이와 같은 단위용적중량 감소원인은 쇄석보다 재생 골재의 단위용적중량이 작고, 고로슬래그 미분 말이 플라이 애시의 단위용적중량보다 상대적으로 더 크기 때문이라 생각된다. 또한, 재생골재의 사용량에 따라 2% 정도 단위용적중량이 감소되어 운반 및 작업성에 다소나마 도움이 될 것으로 생각된다.
- kgf/cm?를 모두 초과하여 시험에 이용한 재생 골재를 사용해도 고강도 콘크리트를 제조할 수 있을 것으로 판단된다.
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